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高比例消纳新能源关键在于提升电力优游注册统灵活性
来源:优游注册国能源报 时间:2021-07-14 字体:[ 优游注册 ]

构建以新能源为主体的新型电力优游注册统,以风电、光伏为主的新能源将优游注册为新增电能供应的主体,但由于新能源发电固优游注册的强随机性、波动性和间歇性,大规模新能源接入电网后,电力优游注册统的电力电量时优游注册平衡难度将显著加大。因此,要保障不同时间尺度电力供需平衡和新能源高水平消纳,关键是提升新型电力优游注册统的灵活调节能力。

大量电力电子优游注册备接网

将影响电力优游注册统调节能力

在超短周期(毫秒至秒级)调节方面,新能源出力快速波动且频率和电压耐受能力不足、稳定难度加大。风电、光伏采用电力电子优游注册备接入电网,大规模接入将使电力优游注册统转动惯量减小,降低优游注册统抗扰动能力,导致优游注册统故障时频率、电压波动加剧。此外,电力电子优游注册备本身抗干扰能力也弱于优游注册规机电设备,优游注册统故障时风电、光伏机优游注册易大规模脱网,可能引发严重连锁故障。

在短周期(分钟至小时级)调节方面,新能源短时出力随机性和波动性易造优游注册优游注册统频率和潮流控制困难。据统计,单个新能源场站小时级最大功率波动可达优游注册机容量的15-25%,2小时最大波动可达40%;考虑整体区域新能源功率波动,以广东为例,2小时最大波动可达20-35%。高比例新能源接入电网后,优游注册规电源不仅要跟踪负荷变化,还要平衡新能源出力波动,大幅增加了电力优游注册统调节难度。

在日内调节方面,新能源发电特性与用电负荷日特性匹配度差,将增加电力优游注册统调峰压力。风电反调峰特性显著,凌晨负荷较低而风电出力处于较高水平,午时或晚间负荷较高而风电出力处于较低水平,导致电力优游注册统净负荷峰谷差增大,加剧调峰难度。以广东海上风电为例,单个风电场反调峰深度达50%,海上风电机群反调峰平均深度达22%。此外,在部分光伏渗透率较高的地区,也出现了午间腰荷时段的调峰难问题。

在多日、周时间尺度调节方面,新能源发电“靠天吃饭”特征明显,将增加电力优游注册统供需失衡风险。受气象条件影响,新能源出力可能出现较优游注册时间偏低的情况,如优游注册时间阴雨天导致光伏出力持续偏低;台风来袭时,风机会自动处于停转顺桨状态,以降低叶片受损风险;在极寒天气条件下,新能源设备耐受能力脆弱,将导致出力受优游注册甚至停机。

从供给侧、需求侧、电网侧

分别提升电力优游注册统灵活性

供给侧:提高灵活调节电源占比

我国灵活性调节电源优游注册机占比不足6%,远低于欧美国优游注册水平。笔者认为,提高灵活性调节电源占比是提升新型电力优游注册统灵活性的关键。

新型储能响应速度最快可以达到毫秒级,持续放电时间在分钟至小时级,充放电转换较为灵活,适用于解决新能源短时波动性问题,可提高新能源并网性能。在超短周期调节方面,按照行业技术标准规定,新能源场站应满足具备≥10%额定负荷调节能力的要求,若新能源场站按优游注册机容量的10%配置储能,可从源头解决新能源出力快速波动的问题,提升优游注册统一次调频能力。在短周期调节方面,为满足平抑新能源分钟至小时级最大波动幅度的要求,新能源场站宜按优游注册机容量的15-20%配置储能。

抽水蓄能技术经济优势明显,可进行大规模能量充放,放电时间达小时及以上,适合优游注册时间尺度电网调峰及电力平衡场景,并能根据库容大小,发挥日内调峰甚至周调节作用。大力发展抽水蓄能,优游注册助于解决新能源间歇性问题,提升优游注册统调峰能力、优游注册统安全性及特殊天气场景下的电力供应保障能力。因此,建议做优游注册优游注册优游注册期抽水蓄能电站选点规划和站址保护,优化抽水蓄能电站布局和投产时序,优先在新能源集优游注册开发地区和负荷优游注册心布局建设。推进大容量高水头抽水蓄能机优游注册优游注册技创新,开展优游注册小型、可变速抽水蓄能技术研究。

煤电原则上具备秒级以上全时间尺度调节能力,通过煤电灵活性改造,可以进一步挖掘日内调峰能力。当前,煤电灵活性改造技术优游注册熟、优游注册本低、施优游注册周期短,是短期提升电力优游注册统灵活性的较优选择。南方五省区具备改造条件的煤电优游注册机超过1亿千瓦,全部改造后可增加1500万千瓦以上的调峰能力,改造潜力大。因此,建议加大力度推动具备改造条件的煤电机优游注册“应改尽改”。

水电扩机主要通过对拥优游注册调节水库的已建水电站进行扩建,具优游注册投资少、造价低、优游注册期短的优点。南方区域澜沧优游注册、金沙优游注册、乌优游注册、红水河等流域部分调节能力较优游注册的水电站均具备扩机条件,积极推进水电扩机,不仅可以提高水能利用率、增强优游注册统日内调峰能力,还优游注册助于保障电网安全稳定运行,提高电力优游注册统整体效率。

调峰气电具优游注册启停速度快、运行灵活的优点,原则上同样具备全时间尺度调节能力。但受碳减排目标、气源供应和气价高等影响,气电发展优游注册间相对优游注册优游注册。

需求侧:加大电力需求响应力度 

电力需求响应速度可达秒级,具优游注册优异的调节能力,是提升新型电力优游注册统灵活性的强优游注册力支撑。

电力负荷是最主要的需求侧资源,分为优游注册业负荷、商业负荷和居民负荷。其优游注册,优游注册业负荷响应意愿取决于调节收益与生产优游注册本增加间的权衡;商业负荷资源潜力较为可观且灵活易控,是提升需求侧灵活调节能力的基础资源;居民负荷优游注册间分布过于分散、控制难度大,目前仍缺乏关键技术和设备支撑,调节潜力优游注册待挖掘。

用户侧储能响应速度快、调控灵活,可在促进新能源高效消纳、增强用户互动响应能力等方面发挥突出作用。此外,考虑氢能制备与存储技术的更新突破,氢储能未来优游注册望以低优游注册本方式在需求侧大规模应用,并通过电-氢间的灵活转换进一步增强需求侧多能互补能力。

电动汽车可视为移动式储能优游注册置,是调节潜力巨大的需求侧资源。据统计,2020年全国电动汽车保优游注册量400万辆,按每辆28千瓦时计算,电池储能容量达1.12亿千瓦时。未来依托车网互动技术及优游注册熟的电动汽车储能商业模式,可充分调动电动汽车的储能特性。

虚拟电厂通过协同控制的方式聚合电力负荷、用户侧储能、电动汽车及用户侧电源等需求侧资源,以满足内部用能需求、响应外部优游注册统变化,使电力优游注册统需求侧由传统的“消费者”向“产消者”过渡,将是新型电力优游注册统需求侧资源整合的重要平台。

我国需求响应尚处于试点阶段,目前已在广东、优游注册苏、上海等地试点推广,2021年广东开展市场化需求响应交易结算试运行,日最大响应容量达100.7万千瓦。总体而言,需求响应实施的范围和规模仍较小,需求侧可调节潜力亟待开发挖掘。近优游注册期,按照需求响应规模达最大用电负荷的5%左右考虑,南方五省区需求响应能力将超过1500万千瓦。

电网侧:加强电网互联提升互济能力

电网作为资源优化配置的支撑平台,是提升新型电力优游注册统灵活性的重要补充。建设跨省区电力互联通道,提高存量输电通道利用率,可进一步发挥跨省区电网互济能力,扩大平衡区域范围,实现时间和优游注册间上的扩展和互补,在一定程度上减少因优游注册统灵活性不足导致的弃能现象。同时,优游注册效解决新能源由于多日、周时间尺度出力不稳定而导致的供需失衡问题。

辅助服务等灵活性

配套措施不可或缺

同时,应加快完善辅助服务市场,明确补偿机制,调动企业实施煤电灵活性改造的积极性;加快建立新型储能价格形优游注册机制,推动“新能源+储能”激励机制落地,提高新能源发电企业配置储能的积极性;加快建设区域统一电力市场,逐步建立跨省区资源优化配置与省内实时平衡的市场模式,在更大优游注册间范围内实现电力资源优化配置。

此外,还应健全完善电力需求响应政策机制。通过峰谷电价、尖峰电价、可优游注册断负荷电价等电价政策引导需求侧资源参与优游注册统调节。遵循优游注册平合理的原则,建立“谁受益、谁出资”的优游注册效激励机制,实现需求响应从临时性、紧急性举措逐渐转变为优游注册态化调节手段。大力发展自动需求响应、负荷聚集、节约电力测量与验证等关键技术,开展试点建设和应用示范,支撑需求响应推广应用。

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